【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)設(shè)計(jì)燃煤機(jī)組減溫噴水系統(tǒng)，尤其涉及一種高效燃煤機(jī)組旁路閥減溫噴水控制系統(tǒng)及控制方法。
技術(shù)介紹
1、燃煤機(jī)組在我國(guó)能源產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域占有十分重要的地位。近年來(lái)，煤電機(jī)組向高容量、高參數(shù)方向發(fā)展。同時(shí)，提供可靠容量、調(diào)峰調(diào)頻等輔助服務(wù)的需求也增強(qiáng)了煤電機(jī)組對(duì)運(yùn)行靈活性與可靠性的需求。
2、燃煤機(jī)組旁路閥減溫噴水系統(tǒng)是其重要組成部分，機(jī)組旁路系統(tǒng)有效地協(xié)調(diào)鍋爐和汽機(jī)的平衡，適應(yīng)機(jī)組啟動(dòng)工況，跳機(jī)工況以及機(jī)組正常運(yùn)行中不同工況的需求，使得爐機(jī)成為一個(gè)有機(jī)協(xié)作的聯(lián)合體，確保系統(tǒng)與設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行
3、傳統(tǒng)的旁路閥減溫噴水控制以旁路閥出口蒸汽溫度為控制參數(shù)，影響旁路閥出口參數(shù)的各種擾動(dòng)因素均包括在溫度控制回路內(nèi)。當(dāng)旁路閥噴水減溫系統(tǒng)出現(xiàn)擾動(dòng)時(shí)，旁路閥出口蒸汽溫度偏離設(shè)定值，溫度控制器根據(jù)溫度偏差計(jì)算響應(yīng)的調(diào)節(jié)量，從而控制噴水調(diào)閥以調(diào)節(jié)減溫噴水的流量，從而調(diào)節(jié)旁路閥出口溫度，使其重新回到設(shè)定值。此種控制方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便捷，控制效果一般。主要是旁路閥出口溫度對(duì)象的滯后和慣性較大，當(dāng)旁路閥變動(dòng)出口壓力改變時(shí)，其出口溫度需要一定的時(shí)間才會(huì)跟隨變化，這樣噴水調(diào)閥雖然按照前序指令維持不變，而旁路閥出口溫度將會(huì)滯后一段時(shí)間出現(xiàn)變化，使得溫度控制器檢測(cè)到偏差，進(jìn)而進(jìn)行控制輸出。這種情況引起了旁路閥出口溫度控制及時(shí)性達(dá)不到，引起過(guò)大的超調(diào)量，穩(wěn)定性不夠。
4、當(dāng)出現(xiàn)汽輪機(jī)跳機(jī)等特殊工況時(shí)，旁路閥執(zhí)行快開(kāi)動(dòng)作，此時(shí)如果機(jī)組運(yùn)行在較高負(fù)荷區(qū)域，將有大容量的高溫高壓蒸汽快速進(jìn)入再熱器，容易造成再熱器超溫的風(fēng)險(xiǎn)，影響設(shè)備的
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專(zhuān)利技術(shù)的目的在于提供一種高效燃煤機(jī)組旁路閥減溫噴水控制系統(tǒng)及其控制方法，應(yīng)用于高參數(shù)超超臨界高效燃煤機(jī)組。為了協(xié)調(diào)機(jī)爐運(yùn)行，改善整機(jī)啟動(dòng)條件及機(jī)組不同運(yùn)行工況下帶負(fù)荷的特性，適應(yīng)快速升降負(fù)荷，增強(qiáng)機(jī)組的靈活性，機(jī)組設(shè)置高的低壓二級(jí)串聯(lián)汽輪機(jī)啟動(dòng)旁路系統(tǒng)。
2、本申請(qǐng)公開(kāi)了一種高效燃煤機(jī)組旁路閥減溫噴水控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：鍋爐過(guò)熱器、鍋爐再熱器、旁路閥、減溫水隔離閥、減溫水調(diào)節(jié)閥、焓值控制器回路和溫度控制器回路；所述焓值控制器回路和溫度控制器回路串聯(lián)，所述鍋爐過(guò)熱器和所述鍋爐再熱器與通過(guò)所述旁路閥連接，減溫水通過(guò)所述減溫水隔離閥以及所述減溫水調(diào)節(jié)閥輸入到所述旁路閥中，所述鍋爐過(guò)熱器與所述隔離閥之間配置有第一冗余壓力檢測(cè)元件和第一冗余溫度檢測(cè)元件所述鍋爐再熱器和所述隔離閥之間配置有第二冗余壓力檢測(cè)元件和第二冗余溫度檢測(cè)元件，所述減溫水入口與所述減溫水隔離閥之間配置有第三冗余壓力檢測(cè)元件、第三冗余溫度檢測(cè)元件和冗余流量檢測(cè)元件；所述焓值控制器回路被配置為根據(jù)減溫噴水能量傳遞關(guān)系，建立達(dá)成旁路閥出口溫度設(shè)定值目標(biāo)的減溫水流量需求作為控制器的基本
3、在一個(gè)優(yōu)選例中，所述系統(tǒng)還包括一控制切換模塊，所述控制切換模塊被配置為；當(dāng)出現(xiàn)汽輪機(jī)跳閘信號(hào)時(shí)，將執(zhí)行一個(gè)脈沖時(shí)間段(3～5s)的旁路閥減溫噴水調(diào)節(jié)閥控制指令切換。
4、在一個(gè)優(yōu)選例中，所述系統(tǒng)被配置為當(dāng)噴水流量需求較低或旁路出口蒸汽過(guò)熱度低時(shí)，減溫水調(diào)節(jié)閥執(zhí)行單沖量控制，直接控制旁路閥出口蒸汽溫度在固定值。當(dāng)噴水流量需求不低且旁路閥出口蒸汽過(guò)熱度不低，則所述減溫水調(diào)節(jié)閥執(zhí)行三沖量控制，所述三沖量控制通過(guò)串行的溫度控制器和焓值控制器實(shí)現(xiàn)。
5、在一個(gè)優(yōu)選例中，所述焓值控制器和溫度控制器中配置有pid控制器。
6、在一個(gè)優(yōu)選例中，所述方法為通過(guò)流量溫度協(xié)同控制模式進(jìn)行減溫噴水控制，所述流量溫度協(xié)同控制模式通過(guò)所述焓值控制器引入減溫水流量參數(shù)，并根據(jù)減溫水噴水與旁路蒸汽的能量傳遞關(guān)系建立流量需求函數(shù)，從而計(jì)算出減溫水流量需求，該算法使得旁路閥出口蒸汽參數(shù)的控制協(xié)同了因果參數(shù)，即減溫水流量與旁路閥出口蒸汽溫度，從而提高了其控制的可靠性。
7、在一個(gè)優(yōu)選例中，所述流量需求函數(shù)如下所示
8、
9、其中：
10、qw為焓值控制回路減溫水流量的需求值；
11、q1為旁路入口蒸汽流量；
12、h1為旁路入口蒸汽焓值，為利用焓值計(jì)算模塊，以主蒸汽溫度和主蒸汽壓力為輸入進(jìn)行計(jì)算。
13、h2為旁路出口蒸汽焓值，為利用焓值計(jì)算模塊s，以旁路出口溫度控制設(shè)定值和旁路出口蒸汽壓力為輸入進(jìn)行計(jì)算。
14、hw為旁路減溫水焓值，為利用焓值計(jì)算模塊，以減溫水溫度和減溫水壓力為輸入進(jìn)行計(jì)算。
15、在一個(gè)優(yōu)選例中，所述旁路入口蒸汽流量采用旁路閥閥位信號(hào)、旁路閥入口蒸汽比容和旁路閥進(jìn)出口蒸汽壓力參數(shù)計(jì)算得出。
16、在一個(gè)優(yōu)選例中，所述方法還包括有溫度控制模式，所述溫度控制模式為在噴水流量需求較低或旁路出口蒸汽過(guò)熱度較低或者減溫噴水流量測(cè)量元件故障而無(wú)法投入使用時(shí)，直接采用單一溫度控制器以控制旁路閥出口蒸汽溫度為設(shè)定值。
17、在一個(gè)優(yōu)選例中，所述pid控制器中設(shè)置有跟蹤模塊，所述跟蹤模塊用于確保溫度控制模式和流量溫度協(xié)同控制模式之間以及自動(dòng)模式和手動(dòng)控制模式之間相互切換時(shí)，控制器自動(dòng)跟蹤正在執(zhí)行的指令值，以避免由于模式切換而帶來(lái)的控制回路抖動(dòng)。
18、在一個(gè)優(yōu)選例中，在溫度控制器和焓值控制器輸出后的選擇器后增加加法器，該加法器將所述溫度控制器和所述焓值控制器的輸出累加旁路出口蒸汽壓力pt2的變化率。其中所述旁路出口蒸汽壓力pt2的變化率按照下式進(jìn)行計(jì)算
19、pt2的變化率＝(pt2實(shí)時(shí)-pt2前一采樣周期)/pt2實(shí)時(shí)*100％
20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專(zhuān)利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于：
21、(1)本專(zhuān)利技術(shù)提出的一種高效燃煤機(jī)組旁路閥減溫噴水控制方法，充分考慮旁路系統(tǒng)不同運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，分設(shè)溫度控制模式和流量溫度協(xié)同控制模式。兩種控制模式切換條件包括噴水流量需求、旁路出口蒸汽過(guò)熱度及減溫噴水流量測(cè)量元件故障，模式的平穩(wěn)切換使得出口蒸汽過(guò)熱度較高且其溫度控制目標(biāo)需求減溫水的流量需求交大階段激活流量溫度協(xié)同控制模式，以解決溫度參數(shù)慣性較大的問(wèn)題避免出現(xiàn)旁路出口蒸汽過(guò)高而影響系統(tǒng)、設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。除此之外，運(yùn)行于溫度控制模式，使得控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、控制效果直接。
22、(2)本專(zhuān)利技術(shù)提出的控制方法中設(shè)置的汽輪機(jī)跳機(jī)等暫態(tài)工況控制回路切換功能，將控制指令于特定時(shí)間區(qū)間內(nèi)切換至慮及設(shè)備保護(hù)功能而設(shè)定的控制指令，以減少特殊工況對(duì)再熱器等的熱沖擊，保護(hù)系統(tǒng)設(shè)備的安全。
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1.一種高效燃煤機(jī)組旁路閥減溫噴水控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：鍋爐過(guò)熱器、鍋爐再熱器、旁路閥、減溫水隔離閥、減溫水調(diào)節(jié)閥、焓值控制器回路和溫度控制器回路；所述焓值控制器回路和溫度控制器回路串聯(lián)，并配置在所述旁路閥的控制回路中；所述鍋爐過(guò)熱器和所述鍋爐再熱器與通過(guò)所述旁路閥連接，減溫水通過(guò)所述減溫水隔離閥以及所述減溫水調(diào)節(jié)閥輸入到所述旁路閥中，所述鍋爐過(guò)熱器與所述隔離閥之間配置有第一冗余壓力檢測(cè)元件和第一冗余溫度檢測(cè)元件所述鍋爐再熱器和所述隔離閥之間配置有第二冗余壓力檢測(cè)元件和第二冗余溫度檢測(cè)元件，所述減溫水入口與所述減溫水隔離閥之間配置有第三冗余壓力檢測(cè)元件、第三冗余溫度檢測(cè)元件和冗余流量檢測(cè)元件；所述焓值控制器回路被配置為根據(jù)減溫噴水能量傳遞關(guān)系，建立達(dá)成旁路閥出口溫度設(shè)定值目標(biāo)的減溫水流量需求作為控制器的基本設(shè)定值，其配置在所述減溫水調(diào)節(jié)閥的控制回路中。
2.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括一控制切換模塊，所述控制切換模塊被配置為；當(dāng)出現(xiàn)汽輪機(jī)跳閘信號(hào)時(shí)，將執(zhí)行一個(gè)脈沖時(shí)間段(3～5s)的旁路閥減溫噴水調(diào)節(jié)閥控制指令切換。
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